Repositorio
Institucional

Flores-Farias, J.

Emergence of flat bands and localized spin-wave modes in coupled bilayer magnonic crystals with different periodicities

ELSEVIER

CHINESE JOURNAL OF PHYSICS

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Magnonic crystals, characterized by their periodic magnetic modulation, are promising metamaterials for nanoscale high-frequency signal processing due to their control over spin-wave properties. This work investigates spin-wave dynamics in bilayer bi-component systems with distinct one-dimensional periodicities, focusing on two configurations: one with a noticeable difference in periodicities and another with a slight mismatch. Both configurations are examined under parallel and antiparallel equilibrium magnetization states. In a system with significantly different periodicities, the parallel configuration exhibits multiple flat bands, which are associated with defect-like behavior, similar to that observed in magnonic crystals with structural defects. In contrast, the antiparallel configuration is characterized by the presence of low-frequency flat bands and the emergence of small band gaps. These dispersionless bands are tunable via the external field. For the bilayer with slightly mismatched periodicities, flat modes appear in both parallel and antiparallel magnetic states. These modes are sensitive to local material arrangement, forming a superlattice of direct and indirect interlayer coupling regions where localization occurs. The findings are supported by micromagnetic simulations, which show good agreement between the two methods. This study demonstrates how interlayer periodicity mismatch, spatial configuration, magnetic coupling, and external fields could control the emergence of localized, flat spin-wave modes, offering routes for reconfigurable magnonic device design.Los cristales magnónicos, caracterizados por su modulación magnética periódica, son metamateriales prometedores para el procesamiento de señales de alta frecuencia a nanoescala debido a su control sobre las propiedades de las ondas de espín. Este trabajo investiga la dinámica de las ondas de espín en sistemas bicapa bicomponentes con periodicidades unidimensionales distintas, centrándose en dos configuraciones: una con una diferencia notable en las periodicidades y otra con una ligera discrepancia. Ambas configuraciones se examinan bajo estados de magnetización de equilibrio paralelos y antiparalelos. En un sistema con periodicidades significativamente diferentes, la configuración paralela exhibe múltiples bandas planas, que están asociadas con un comportamiento tipo defecto, similar al observado en cristales magnónicos con defectos estructurales. Por el contrario, la configuración antiparalela se caracteriza por la presencia de bandas planas de baja frecuencia y la aparición de pequeñas brechas de banda. Estas bandas sin dispersión son sintonizables mediante el campo externo. Para la bicapa con periodicidades ligeramente discrepantes, aparecen modos planos tanto en estados magnéticos paralelos como antiparalelos. Estos modos son sensibles a la disposición local del material, formando una superred de regiones de acoplamiento intercapa directo e indirecto donde ocurre la localización. Los resultados están respaldados por simulaciones micromagnéticas, que muestran una buena concordancia entre ambos métodos. Este estudio demuestra cómo la discrepancia en la periodicidad entre capas, la configuración espacial, el acoplamiento magnético y los campos externos pueden controlar la aparición de modos de ondas de espín planas y localizadas, lo que abre nuevas vías para el diseño de dispositivos magnónicos reconfigurables.

artículo original

Spin waves

Flat bands

Magnonic crystals

Synthetic antiferromagnets

10.1016/j.cjph.2025.10.005

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Física de la Materia Condensada

Otras Especialidades de la Física

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WOS:001604223200001

Emergence of flat bands and localized spin-wave modes in coupled bilayer magnonic crystals with different periodicities

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ELSEVIER

CHINESE JOURNAL OF PHYSICS

Physics, Multidisciplinary

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0577-9073

Postdoctoral FONDECYT(Comision Nacional de Investigacion Cientifica y Tecnologica (CONICYT)CONICYT FONDECYT)#FONDECYT(Comision Nacional de Investigacion Cientifica y Tecnologica (CONICYT)CONICYT FONDECYT)#Basal Program for Centers of Excellence#ANID National Doctoral Scholarship

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CIA250002

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